Teilprotokolle

Teilprotokolle sind eigenständige Teilaspekte eines größeren Kommunikationsprotokolls, die bestimmten Aufgaben und Rollen zugeordnet sind. Sie spezifizieren Nachrichten, Zustände und Übergänge, um Teilfunktionen isoliert zu modellieren oder zu implementieren. Sie sind abstrahierte oder konkrete Ausschnitte, die im Kontext des Hauptprotokolls operieren.

Der Zweck von Teilprotokollen liegt in der Vereinfachung von Design, Implementierung, Verifikation und Tests. Sie fördern Modularität, Wiederverwendbarkeit und Interoperabilität und erleichtern das Verständnis der Gesamtspezifikation, indem komplexe Abläufe in handhabbare Einheiten zerlegt werden.

Struktur und Umfang von Teilprotokollen umfassen üblicherweise Rollen, ein Zustandsdiagramm, zulässige Nachrichten sowie Vorbedingungen und Nachbedingungen. Sie definieren außerdem Annahmen über das zugrunde liegende Subsystem oder über andere Teile des Protokolls. Dadurch wird geregelt, wie das Teilprotokoll mit anderen Teilprotokollen zusammenspielt und welche Invarianten dabei gelten.

Beispiele finden sich in vielen Protokollfamilien. Im TLS-Umfeld lässt sich der Handshake als eigenständiges Teilprotokoll betrachten; auch Authentifizierungs- oder Verschlüsselungs-Subprotokolle kommen vor. In verteilten Systemen sind Führungswahl- oder Konsensus-Subprotokolle typische Teilprotokolle. In der formalen Verifikation dienen Teilmodelle dazu, Teilaspekte Beweise stabil zu halten, bevor man sie im Gesamtsystem prüft.

Verifikation und Komposition von Teilprotokollen erfordern sorgfältige Schnittstellenspezifikationen. Teilprotokolle lassen sich oft separat verifizieren; bei der Zusammenführung müssen Kompatibilität von Nachrichtenformaten, Zustandsabgleich und Sicherheitsinvarianten gewährleistet sein. Fehler in der Modellierung können globale Kollisionen verursachen; daher ist eine saubere Semantik und klare Abgrenzung besonders wichtig.

Designüberlegungen betreffen insbesondere Konsistenz von Nachrichtenformaten, Reihenfolge- und Zeitannahmen, Fehlerbehandlung, Versionierung, Sicherheitsaspekte sowie klare Verantwortlichkeiten und Portabilität über Implementierungen hinweg.